纪禄平-计算机组成原理PPT(第4版)3(5)-CPU子系统-MIPS-4-多周期-2-指令流程与微命令

1、1/12PCWriteoperationextendAluSrc_AMem2RegPCSrc1:0AluSrc_B1:0RegDstIRWrite+4PCALURN1RN2WNRD1RD2RegWriteWD寄堆寄堆zeroAddr RDWDMemReadMemWrite存储器存储器RN1RN2WNRD1RD2RegWriteWD寄堆寄堆EMDRAB22U0100011011011010IRFIorDrst2/12PCSrc选择打入选择打入PC的数的数据来源据来源01选通选通F暂存器暂存器00选通选通ALU的输出的输出10选通分支转移地址选通分支转移地址PCWrite设置设置PC的工作模的工作

2、模式式0未使用未使用1将将PC置为写模式置为写模式IorD选择存储器地址选择存储器地址端端addr的来源的来源0选通选通PC1选通暂存器选通暂存器FMem2Reg选通寄存器堆选通寄存器堆WD的数据源的数据源0选通暂存器选通暂存器F1选通暂存器选通暂存器MDRExtend设置设置1632位的位的扩展模式扩展模式00扩展扩展(逻辑型逻辑型)1符号扩展符号扩展(数值型数值型)3/12ALUsrc_A选择选择ALU的的A端端口数据来源口数据来源0选通选通PC1选通选通A暂存器暂存器ALUSrc_B选择选择ALU的的B端端口数据来源口数据来源00选择常数选择常数401选通寄存器选通寄存器B10选通扩展后

3、的数据选通扩展后的数据11选通扩展并左移的数据选通扩展并左移的数据IRWrite设置设置IR的工作的工作模式模式0未使用未使用1将将IR设置为写模式设置为写模式RegDst、 RegWrite与单周期数据通路中的一致与单周期数据通路中的一致MemWrite、MemReadoperation（续表）（续表）这些信号将参与指令执行过程的控制！这些信号将参与指令执行过程的控制！4/1IRMemPCPCPC+4T0T1T2T3T4R型型lwswbeqI运算运算jFTDTETMTRTARegrsBRegrtFA op BARegrsFA+E(offset)MDRMemFRegrtMDRARegrsBRe

4、grtFA+E(offset)MemFBARegrsBRegrtFPC+E(offset)2A-BZero=1: PCF PCPC31:28U addr2FA op E(imm)ARegrsRegrdFRegrtFRegrdFRegrtF取指令取指令译码译码执行执行访存访存写回寄堆写回寄堆5/12时钟时钟周期周期功能（微）操作功能（微）操作 控制信号（微命令）控制信号（微命令）T0IRMemPCPCPC+4IorD=0, MemRead=1, IRWrite=1ALUSrc_A=0, ALUSrc_B=00, operation=0010, PCSrc=00, PCWrite=1T1ARegr

5、s, BRegrt时钟边沿触发，无其它控制信号时钟边沿触发，无其它控制信号T2FA BALUSrc_A=1, ALUSrc_B=01, , T3RegrdFRegDst=0, Mem2Reg=0, RegWrite=1T4 R型指令：型指令：op rd, rs, rt6/1时钟时钟周期周期功能（微）操作功能（微）操作 直接控制信号（微命令）直接控制信号（微命令）T0IRMemPCPCPC+4IorD=0,MemRead=1, IRWrite=1ALUSrc_A=0, ALUSrc_B=00, operation=0010, PCSrc=00, PCWrite=1T1ARegrs时钟边沿触发，无

6、其它控制信号时钟边沿触发，无其它控制信号T2FA +E(offset)ALUSrc_A=1, ALUSrc_B=10, extend=1, operation=0010T3MDRMemFIorD=1, MemRead=1T4RegrtMDRRegDst=1, MemtoReg=1, RegWrite=1 I型访存指令型访存指令: lw rt, offset(rs)7/1时钟时钟周期周期功能（微）操作功能（微）操作 直接控制信号（微命令）直接控制信号（微命令）T0IRMemPCPCPC+4IorD=0,MemRead=1, IRWrite=1ALUSrc_A=0, ALUSrc_B=00, op

7、eration=0010, PCSrc=00, PCWrite=1T1ARegrsBRegrt时钟边沿触发，无其它控制信号时钟边沿触发，无其它控制信号T2FA +E(offset)ALUSrc_A=1, ALUSrc_B=10, extend=1, operation=0010T3MemFBIorD=1, MemWrite=1T4 I型访存指令型访存指令: sw rt, offset(rs)8/12时钟时钟周期周期功能（微）操作功能（微）操作直接控制信号（微命令）直接控制信号（微命令）T0IRMemPC, PCPC+4IorD=0,MemRead=1, IRWrite=1, ALUSrc_A=

8、0, ALUSrc_B=00, operation=0010, PCSrc=00, PCWrite=1T1ARegrs, BRegrt, FPC+E(offset)2ALUSrc_A=0, ALUSrc_B=11, operation=0010, extend=1T2A-B:If zero=1, PCFIf zero=0, NOPALUSrc_A=1, ALUSrc_B=01, operation=0110If zero=1: PCSrc=01, PCWrite=1T3T4 I型分支指令型分支指令: beq rs, rt, offset9/12时钟时钟周期周期功能（微）操作功能（微）操作直接控

9、制信号（微命令）直接控制信号（微命令）T0IRMemPC, PCPC+4IorD=0,MemRead=1, IRWrite=1, ALUSrc_A=0, ALUSrc_B=00, operation=0010, PCSrc=00, PCWriteT1ARegrs时钟边沿触发，无其它控制信号时钟边沿触发，无其它控制信号T2FA E(imm)ALUSrc_A=1, , ALUSrc_B=10, T3RegrtFMem2Reg=0, RegDst=1, RegWrite=1T4 I型运算指令型运算指令: op rt, rs, imm10/12时钟时钟周期周期功能（微）操作功能（微）操作直接控制信号（微命令）直接控制信号（微命令）T0IRMemPC, PCPC+4IorD=0,MemRead=1, IRWrite=1, ALUSrc_A=0, ALUSrc_B=00, operation=0010, PCSrc=00, PCWrite=1T1PCPC31:28U(address2)PCSrc=10, PCW